磁浮高铁简史：超导钉扎悬浮技术

超导钉扎悬浮（Superconducting Nailing Suspension，SNS），就是小磁场中处于超导态的超导体有完全抗磁性，但当外磁场增大到某阈值时，超导体的完全抗磁性会被破坏。

1．基本定义

不同的超导体具有不同的性质，它们抗磁性被破坏时的状态也不同——直接进入正常态的第Ⅰ类超导体、进入混合态的第Ⅱ类超导体。混合态仍是一种超导状态，但内部的磁感线未被完全排出。被排出的磁感线会与超导体内屏蔽电流相互作用，从而表现出排斥力的作用，如图3.11所示。

图3.11　第Ⅰ类超导体和第Ⅱ类超导体的温度-磁场相变特性

第Ⅱ类超导体的性质源于内部晶界、位错、空位、掺杂等缺陷。这些缺陷在内部产生钉扎中心，相当于非超导区域。外界磁场以磁通量子形式经过非超导区域（钉扎中心）附近时，会被其周围的超导区域排斥或阻滞，使其只能通过钉扎中心穿过超导体，这种现象称为钉扎效应，如图3.12所示。(www.xing528.com)

图3.12　第Ⅱ类超导体钉扎效应示意图

2．基本原理

在超导钉扎效应的作用下，超导体将部分磁感线束缚在钉扎中心里，同时阻止其他磁感线穿过。从宏观上来看，这就表现为超导体能随外磁场变化而感应出相应超导电流，从而与外磁场作用产生与自身重力相平衡的悬浮力以及保证自身稳定所需的导向力。因此，超导钉扎悬浮是一种能够在不均匀外加磁场中实现自稳定悬浮的磁悬浮类型，如图3.13所示。

图3.13　超导钉扎自稳定悬浮原理